(57)【要約】  炉が適切に運転および保守されているときに交換式炉ライニング摩耗を検出することができる、ライニング摩耗検出システムを有する導電性材料を加熱および溶解する電気誘導炉が提供される。本発明のいくつかの実施形態では、ライニング摩耗検出システムは、交換式炉ライニングと電気誘導炉の誘導コイルとの間に配置されたワイヤ集合体耐火物に埋め込まれた、導電性ワイヤ集合体を利用する。
2019526027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉であって、
内側境界面および外側境界面を有する交換式ライニングであって、前記交換式ライニングの前記内側境界面が前記電気誘導炉の内部容積を形成する、交換式ライニングと、
前記交換式ライニングの外側高さを少なくとも部分的に取り囲む誘導コイルと、
前記電気誘導炉の前記内部容積内に突出した接地プローブにおける第１の回路端、および前記電気誘導炉の外部の電気接地接続部で終端する第２の回路端を有する、炉接地回路と、
前記交換式ライニングの壁の前記外側境界面と前記誘導コイルとの間に配置されたワイヤ集合体耐火物に埋設された、少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体であって、前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体が埋設された前記ワイヤ集合体耐火物と、前記交換式ライニングとの間に、電気的に不連続なワイヤ集合体境界を形成する、少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体と、
前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体の１つに接続された正電位、および前記電気接地接続部に接続された負電位を有する直流電圧源であって、前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体の１つに接続された前記正電位と、前記電気接地接続部に接続された前記負電位との間に、ライニング摩耗検出回路が形成され、それにより、前記交換式ライニングの前記壁が消耗するにつれて、前記ライニング摩耗検出回路内の直流漏れ電流レベルが変化する、直流電圧源と
を備える、ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉。
【請求項２】
前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体が、前記ワイヤ集合体耐火物内で前記交換式ライニングの外周に互いに水平に間隔をおいて配置された、複数の垂直に方向付けられたワイヤと、前記複数の垂直に方向付けられたワイヤをつなぎ合わせる集電ワイヤとを備える、請求項１に記載のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉。
【請求項３】
前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体が、前記ワイヤ集合体耐火物内で前記交換式ライニングの外周に前記電気誘導炉の上部および下部の間に垂直に編まれた、単一の連続したライザワイヤを備える、請求項１に記載のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉。
【請求項４】
前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体のそれぞれ用の前記ライニング摩耗検出回路に接続された、前記直流漏れ電流レベルの変化を検出する少なくとも１つの検出器をさらに備える、請求項１に記載のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉。
【請求項５】
前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体が、集電ワイヤによってつなぎ合わされた、間隔をおいて配置された複数のライザ保護ワイヤを備える、請求項１に記載のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉。
【請求項６】
前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体が、少なくとも前記交換式ライニングの部分高さを取り囲む導電性ワイヤ集合体アレイを備え、前記導電性ワイヤ集合体アレイのそれぞれが互いに電気的に絶縁されている、請求項１に記載のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉。
【請求項７】
前記少なくとも１つの検出器が、前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体のそれぞれ用の前記ライニング摩耗検出回路の全て用の単一の検出器を備え、前記ライニング摩耗検出システムを有する前記電気誘導炉が、前記単一の検出器を前記ライニング摩耗検出回路の全ての間で切替可能に接続する切替装置をさらに備える、請求項４に記載のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉。
【請求項８】
前記少なくとも１つの検出器が、前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体のそれぞれ用の前記ライニング摩耗検出回路のそれぞれ用の別個の検出器を備える、請求項４に記載のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉。
【請求項９】
前記交換式ライニングの底部の前記外側境界面の下方に配置された底部キャスタブル耐火物に埋設された、少なくとも１つの導電性底部メッシュまたは少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体と、
前記少なくとも１つの導電性底部メッシュまたは前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体に接続された底部ライニング摩耗正電位、および前記電気接地接続部に接続された底部ライニング摩耗負電位を有する底部ライニング摩耗直流電圧源であって、前記少なくとも１つの導電性底部メッシュまたは前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体に接続された前記底部ライニング摩耗正電位と、前記電気接地接続部に接続された前記底部ライニング摩耗負電位との間に、底部ライニング摩耗検出回路が形成され、それにより、前記交換式ライニングの前記底部が消耗するにつれて、前記底部ライニング摩耗検出回路内の底部ライニング直流漏れ電流レベルが変化する、底部ライニング摩耗直流電圧源と
をさらに備える、請求項１に記載のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの導電性底部メッシュまたは前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体のそれぞれ用の前記底部ライニング摩耗検出回路に接続された、前記底部ライニング直流漏れ電流レベルの変化を検出する少なくとも１つの底部ライニング摩耗検出器をさらに備える、請求項９に記載のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの導電性底部メッシュまたは前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体が、円形の電気的に連続した導電性底部メッシュ、または円形の電気的に不連続な導電性底部メッシュを備える、請求項９に記載のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの導電性底部メッシュまたは前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体が、円形の導電性ワイヤ集合体を備える、請求項９に記載のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの導電性底部メッシュまたは前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体が、導電性底部メッシュまたは導電性ワイヤ集合体のアレイを備え、前記導電性底部メッシュまたは前記導電性ワイヤ集合体の前記アレイのそれぞれが互いに電気的に絶縁されている、請求項９に記載のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの底部ライニング摩耗検出器が、前記少なくとも１つの導電性底部メッシュまたは前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体のそれぞれ用の前記底部ライニング摩耗検出回路の全て用の単一の底部ライニング摩耗検出器を備え、前記ライニング摩耗検出システムを有する前記電気誘導炉が、前記単一の底部ライニング摩耗検出器を前記底部ライニング摩耗検出回路の全ての間で切替可能に接続する切替装置をさらに備える、請求項１０に記載のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの底部ライニング摩耗検出器が、前記少なくとも１つの導電性底部メッシュまたは前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体のそれぞれ用の前記底部ライニング摩耗検出回路のそれぞれ用の別個の底部ライニング摩耗検出器を備える、請求項１０に記載のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉。
【請求項１６】
ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の製作方法であって、
巻かれた誘導コイルを基礎の上方に配置するステップと、
前記巻かれた誘導コイルの周りに耐火物を設置して、耐火物埋設誘導コイルを形成するステップと、
前記耐火物埋設誘導コイルの内側にワイヤ集合体耐火物用モールドを配置して、前記ワイヤ集合体耐火物用モールドのワイヤ集合体耐火物用モールド外壁と、前記耐火物埋設誘導コイルの耐火物埋設誘導コイル内壁との間に、ワイヤ集合体耐火物用容積を設けるステップと、
前記ワイヤ集合体耐火物用モールドの前記ワイヤ集合体耐火物用モールド外壁の周りに、少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体を取り付けるステップと、
前記ワイヤ集合体耐火物用容積にワイヤ集合体耐火物を供給し、前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体を前記ワイヤ集合体耐火物に埋設して、前記ワイヤ集合体耐火物用容積内に埋設ワイヤ集合体耐火物を形成するステップと、
前記ワイヤ集合体耐火物用モールドを取り外して、内部ワイヤ集合体耐火物炉容積を形成するステップと、
前記ワイヤ集合体耐火物炉容積の内部に交換式ライニング用モールドを配置して、前記交換式ライニング用モールドの交換式ライニング用モールド外壁と前記埋設ワイヤ集合体耐火物の埋設ワイヤ集合体耐火物内壁との間に交換式ライニング用壁容積を、前記基礎の上方に交換式ライニング用底部容積を形成するステップと、
前記交換式ライニング用壁容積および前記交換式ライニング用底部容積に、交換式ライニング耐火物を供給するステップと、
前記交換式ライニング用モールドを取り外して、前記電気誘導炉の内部容積を形成するステップと
を含む、方法。
【請求項１７】
前記基礎の上方かつ前記交換式ライニング用底部容積の下方にある底部キャスタブル耐火物に埋設された、少なくとも１つの底部導電性メッシュまたは少なくとも１つの底部導電性ワイヤ集合体を取り付けるステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体のそれぞれから、炉電気接地接続部まで、ライニング摩耗検出回路を設置するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記ライニング摩耗検出回路用の少なくとも１つの検出器を設置するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの底部導電性メッシュまたは前記少なくとも１つの底部導電性ワイヤ集合体のそれぞれから、炉電気接地接続部まで、底部ライニング摩耗検出回路を設置するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記底部ライニング摩耗検出回路用の少なくとも１つの検出器を設置するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の製作方法であって、
巻かれた誘導コイルを基礎の上方に配置するステップと、
前記巻かれた誘導コイルの周りに耐火物を設置して、耐火物埋設誘導コイルを形成するステップと、
前記耐火物埋設誘導コイルの内側にワイヤ集合体耐火物用モールドを配置して、前記ワイヤ集合体耐火物用モールドのワイヤ集合体耐火物用モールド外壁と、前記耐火物埋設誘導コイルの耐火物埋設誘導コイル内壁との間に、ワイヤ集合体耐火物用容積を設けるステップと、
前記ワイヤ集合体耐火物用モールドの上部周囲に一時的な上部ワイヤ集合体固定具を、前記ワイヤ集合体耐火物用モールドの下部周囲に一時的な下部ワイヤ集合体固定具を取り付けるステップであって、前記一時的な上部および下部ワイヤ集合体固定具のそれぞれが、前記一時的な上部および下部ワイヤ集合体固定具の周囲に、複数の円周方向ワイヤ挿入ノッチを有し、前記複数の円周方向ワイヤ挿入ノッチのそれぞれがワイヤ転回ノッチを有する、ステップと、
前記ワイヤ集合体耐火物用モールドの前記ワイヤ集合体耐火物用モールド外壁の周りに、少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体を取り付けるステップであって、前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体が、少なくとも１つの連続したワイヤを備え、前記少なくとも１つの連続したワイヤが、前記一時的な上部および下部ワイヤ集合体固定具の各円周方向ワイヤ挿入ノッチのワイヤ転回ノッチ内への前記少なくとも１つの連続したワイヤの順次挿入によって、前記一時的な上部および下部ワイヤ集合体固定具の外周の高さの周りに少なくとも部分的に垂直に編まれる、ステップと、
前記ワイヤ集合体耐火物用容積にワイヤ集合体耐火物を供給し、前記少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体を前記ワイヤ集合体耐火物に埋設して、前記ワイヤ集合体耐火物用容積内に埋設ワイヤ集合体耐火物を形成するステップと、
前記ワイヤ集合体耐火物用モールド、ならびに前記一時的な上部および下部ワイヤ集合体固定具を取り外して、内部ワイヤ集合体耐火物炉容積を形成するステップと、
前記ワイヤ集合体耐火物炉容積の内部に交換式ライニング用モールドを配置して、前記交換式ライニング用モールドの交換式ライニング用モールド外壁と前記埋設ワイヤ集合体耐火物の埋設ワイヤ集合体耐火物内壁との間に交換式ライニング用壁容積を、前記基礎の上方に交換式ライニング用底部容積を形成するステップと、
前記交換式ライニング用壁容積および前記交換式ライニング用底部容積に、交換式ライニング耐火物を供給するステップと、
前記交換式ライニング用モールドを取り外して、前記電気誘導炉の内部容積を形成するステップと
を含む、方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの連続したワイヤが、前記ワイヤ集合体耐火物用モールドの周囲に編まれた単一の電気的に連続したワイヤを備える、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記単一の電気的に連続したワイヤの上部および下部ループを切断して、前記ワイヤ集合体耐火物内で前記交換式ライニングの外周に互いに水平に間隔をおいて配置された、複数の垂直に方向付けられたワイヤを形成すること、ならびに前記複数の垂直に方向付けられたワイヤを、集電ワイヤで電気的につなぎ合わせることをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記基礎の上方かつ前記交換式ライニング用底部容積の下方にある底部耐火物に埋設された、少なくとも１つの連続したもしくは不連続な底部導電性メッシュ、または少なくとも１つの底部導電性ワイヤ集合体を取り付けるステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの連続したワイヤのそれぞれから、炉電気接地接続部まで、ライニング摩耗検出回路を設置するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記ライニング摩耗検出回路用の少なくとも１つの検出器を設置するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの連続したもしくは不連続な底部導電性メッシュ、または前記少なくとも１つの底部導電性ワイヤ集合体のそれぞれから、炉電気接地接続部まで、底部ライニング摩耗検出回路を設置するステップをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記底部ライニング摩耗検出回路用の少なくとも１つの検出器を設置するステップをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気誘導炉に関し、詳細には、電気誘導炉内の炉ライニングの摩耗の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、炉に使用される交換式耐火ライニングに関連する、典型的な電気誘導炉の構成要素を示す。交換式ライニング１２（図では点描で示す）は、炉の内壁に内張りして、内部炉容積１４を形成するために使用される、高い融点を有する材料からなる。容積１４内には、金属または他の導電性材料が配置され、電気誘導によって加熱および溶解される。誘導コイル１６が炉の外側高さの少なくとも一部を取り囲み、コイルを流れる交流が磁束を生成し、磁束が容積１４内に配置された材料と結合して、材料を誘導的に加熱および溶解する。炉の基礎１８は、耐火煉瓦や鋳塊などの適当な材料から形成されている。コイル１６は、コイル用の断熱および保護材料として機能する、こて塗り可能な耐火（グラウト）材料２０または他の耐火物に埋設することができる。典型的な炉接地漏れ検出システムは、図に示すようにライニング１２の底部を通って溶解容積１４内に、溶解容積内に突出したワイヤ端部２２ａ’が突出した、プローブワイヤ２２ａを含む。ワイヤ２２ａは、炉電気接地（ＧＮＤ）に接続された電気接地線２２ｂに接続されている。炉接地漏れ検出システムに使用されるワイヤ２２ａまたは他の構成は、本明細書では全体として接地プローブと呼ばれてもよい。
【０００３】
容積１４内での繰り返される溶解のために炉を使用するにつれて、ライニング１２は徐々に消耗する。ライニング１２は、炉の耐用期間内のある時点後に、炉の再内張りプロセスにおいて補充される。安全な炉運転に反し、耐火物製造業者および設置業者の勧告を無視することではあるが、炉のオペレータが、炉容積１４内部の溶融金属とコイル１６との間の耐火ライニング１２が、炉コイル１６が損傷して修理を要し、かつ／または基礎１８が損傷して修理を要する状態に劣化するまで、再内張りを自主的に遅らせることにすることがある。このような場合、炉の再内張りプロセスは広範囲にわたるようになる。
【０００４】
米国特許第７０９０８０１号明細書は、少なくとも部分的に導電性の表面を有するいくつかの導体部と、測定／表示装置とからなる閉回路を含む、溶解炉用の監視装置を開示している。櫛形の第１の導体部が、オーム抵抗器Ｒを介して第２の導体部に直列接続されている。櫛形の第１の導体部は、耐火ライニングに取り付けられ、第２の導体部と直接隣接するが電気的に絶縁されて配置されている。
【０００５】
米国特許第６１４８０１８号明細書は、炉床から炉への熱流の検出に応じて炉壁への金属侵入を検知する検出システムを含む、誘導溶解炉を開示している。誘導コイルと耐火ライニングに対する裏当てとして機能する滑り面材との間には、電極システムが介在する。電極システムは、電源からの試験信号を受信する検知マット収容導体を備え、検知マットは、ライニングを通じた熱侵入に応じて導体間の導電率を変える感温結合剤を含む。
【０００６】
米国特許第５３１９６７１号明細書は、炉ライニングに配置された電極を有する装置を開示している。電極は、異なる極性の２つの群に分割されており、互いに間隔をおいて配置されている。電極群は、炉ライニングの温度依存性電気抵抗を求める装置に接続することができる。電極の少なくとも１つは、セラミック箔の第１の面に電極網として配置されている。セラミック箔の第１の面と反対の面のいずれかが、炉ライニングに配置されている。箔は、前者の場合、炉ライニングのセラミック材料よりも低い熱伝導率、および低い電気伝導率を有し、後者の場合、ほぼ等しいかまたは高い熱伝導率、およびほぼ等しいかまたは高い電気伝導率を有する。
【０００７】
米国特許第１９２２０２９号明細書は、炉ライニングに挿入されて制御回路の１つの接点を形成するシールドを開示している。シールドは板金製であり、円筒を形成するように曲げられている。金属が炉の内部から漏出すると、シールドと接触し、信号回路が閉じる。
【０００８】
米国特許第１８２３８７３号明細書は、炉ライニング内に位置し、誘導コイルから間隔をおいて配置された接地シールドを開示している。実質的に開いた円環形の金属製の上部導管が設けられており、やはり開いた円環形の金属製の下部導管も設けられている。複数の相対的に小さい金属製のパイプまたは導管が、２つのより大きい導管の間に延在し、そこに流体密に固定されている。保護シールドに接続された接地が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第７０９０８０１号明細書
【特許文献２】米国特許第６１４８０１８号明細書
【特許文献３】米国特許第５３１９６７１号明細書
【特許文献４】米国特許第１９２２０２９号明細書
【特許文献５】米国特許第１８２３８７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の一目的は、炉が適切に運転および保守されているときにライニング摩耗による炉コイル損傷および／または底部基礎損傷を避けるのに役立つことができる、ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、別個のワイヤ集合体耐火物に埋設された導電性ワイヤ集合体を利用するライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の製作方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一態様では、本発明は、電気誘導炉用のライニング摩耗検出システムを提供する装置および方法である。
【００１３】
別の態様では、本発明は、ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉である。交換式炉ライニングが、内側境界面および外側境界面を有し、内側境界面は、導電性材料を誘導加熱および溶解のためにその中に置くことができる、電気誘導炉の内部容積を形成する。少なくとも１つの誘導コイルが、交換式ライニングの外側高さを取り囲む。炉接地回路が、電気誘導炉の内部容積内に突出した１つまたは複数の接地プローブにある第１の端部と、電気誘導炉の外部の電気接地接続部にある第２の端部とを有する。少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体が、交換式ライニングの壁の外側境界面と誘導コイルとの間に配置されたワイヤ集合体耐火物に埋設されている。各導電性ワイヤ集合体は、それが埋設されたワイヤ集合体耐火物と、交換式ライニングとの間に、電気的に不連続な境界を形成する。直流電圧源が、導電性ワイヤ集合体に接続された正電位と、電気接地接続部に接続された負電位とを有する。導電性ワイヤ集合体に接続された正電位から、電気接地接続部に接続された負電位まで、ライニング摩耗検出回路が形成され、それにより、交換式ライニングの壁が消耗するにつれて、ライニング摩耗検出回路内の直流漏れ電流レベルが変化する。各導電性ワイヤ集合体用のライニング摩耗検出回路のそれぞれには、直流漏れ電流レベルの変化を検出するために検出器を接続することができ、あるいは、複数のライニング摩耗検出回路に、単一の検出器を切替可能に接続することができる。
【００１４】
別の態様では、本発明は、ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の製作方法である。巻かれた誘導コイルを基礎の上方に配置し、巻かれた誘導コイルの周りに耐火物を設置して、耐火物埋設誘導コイルを形成することができる。巻かれた誘導コイルの内側にワイヤ集合体耐火物用モールドを配置して、ワイヤ集合体耐火物用モールドの外壁と、耐火物埋設誘導コイルの内壁との間に、ワイヤ集合体耐火物用容積を設ける。ワイヤ集合体耐火物用モールドの外壁の周りに、少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体を取り付ける。ワイヤ集合体耐火物用容積にワイヤ集合体耐火物を供給し、少なくとも１つの導電性ワイヤ集合体をワイヤ集合体耐火物に埋設して、埋設ワイヤ集合体耐火物を形成する。ワイヤ集合体耐火物用モールドを取り外し、埋設ワイヤ集合体耐火物容積の内部に交換式ライニング用モールドを配置して、交換式ライニング用モールドの外壁と埋設ワイヤ集合体耐火物の内壁との間に交換式ライニング用壁容積を、基礎の上方に交換式ライニング用底部容積を確立する。交換式ライニング用壁容積および交換式ライニング用底部容積に、交換式ライニング耐火物を供給し、交換式ライニング用モールドを取り外す。
【００１５】
別の態様では、本発明は、炉が適切に運転および保守されているときに炉ライニング摩耗を検出することができる、ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導加熱または溶解炉である。
【００１６】
本発明のこれらおよび他の態様は、本明細書および添付の特許請求の範囲に記載されている。
【００１７】
図は、明細書および特許請求の範囲と共に、１つまたは複数の非限定的な本発明の実施方式を示す。本発明は、例示するレイアウトおよび図面の内容に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電気誘導炉の一例の簡略断面図である。
【図２】ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の一例の断面図である。
【図３（ａ）】図２に示す電気誘導炉に使用される導電性メッシュ、ライニング摩耗検出回路、ならびに制御および／または表示（検出器）回路の一例を平面図で示す。
【図３（ｂ）】図２に示す電気誘導炉の周囲に設置された形状の図３（ａ）に示す導電性メッシュを頂面図で示す。
【図４】底部導電性メッシュを含む本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の別の例の断面図である。
【図５（ａ）】底部ライニング摩耗検出に使用される代替の底部導電性メッシュ、底部ライニング摩耗検出回路、ならびに制御および／または表示（検出器）回路を頂面図で示す。
【図５（ｂ）】底部ライニング摩耗検出に使用される代替の底部導電性メッシュ、底部ライニング摩耗検出回路、ならびに制御および／または表示（検出器）回路を頂面図で示す。
【図６（ａ）】ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の一例の製作を示す。
【図６（ｂ）】ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の一例の製作を示す。
【図６（ｃ）】ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の一例の製作を示す。
【図６（ｄ）】ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の一例の製作を示す。
【図６（ｅ）】ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の一例の製作を示す。
【図６（ｆ）】ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の一例の製作を示す。
【図６（ｇ）】ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の一例の製作を示す。
【図７】ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉に使用される、キャスト流動性耐火物に埋設された導電性メッシュの一例の詳細である。
【図８】ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の別の例の断面図である。
【図９（ａ）】ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉に使用される導電性メッシュ、ライニング摩耗検出回路、および検出器の代替構成を示す。
【図９（ｂ）】ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉に使用される導電性メッシュ、ライニング摩耗検出回路、および検出器の代替構成を示す。
【図９（ｃ）】ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉に使用される導電性メッシュ、ライニング摩耗検出回路、および検出器の代替構成を示す。
【図９（ｄ）】ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉に使用される導電性メッシュ、ライニング摩耗検出回路、および検出器の代替構成を示す。
【図１０】ワイヤ集合体埋設耐火物に埋設された導電性ワイヤ集合体を使用する本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の一例の断面図である。
【図１１（ａ）】図１０に示す電気誘導炉に使用される導電性ワイヤ集合体、ライニング摩耗検出回路、ならびに制御および／または表示（検出器）回路の一例を平面図で示す。
【図１１（ｂ）】図１０に示す電気誘導炉の周囲に設置された形状の、ワイヤ集合体耐火物に埋設された図１１（ａ）に示す導電性ワイヤ集合体を頂面図で示す。
【図１２（ａ）】図１０に示す炉容積内で使用できる導電性ワイヤ集合体、ライニング摩耗検出回路、ならびに制御および／または表示（検出器）回路の別の例を平面図で示す。
【図１２（ｂ）】図１０に示す電気誘導炉の上部周囲に図１２（ａ）に示す導電性ワイヤ集合体を設置するために使用される固定具の一例を頂面図で示す。
【図１２（ｃ）】図１２（ｂ）に示す固定具の一例を部分立面図で示す。
【図１２（ｄ）】図１２（ｂ）に示す固定具の周りに連続した導電性ワイヤ集合体を編む一例を部分立面図で示す。
【図１２（ｅ）】図１０に示す電気誘導炉の下部周囲に図１２（ａ）に示す導電性ワイヤ集合体を設置するために使用される固定具の一例を部分立面図で示す。
【図１３】底部導電性メッシュまたはワイヤ集合体を含む本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の別の例の断面図である。
【図１４（ａ）】本発明の実施例で底部ライニング摩耗検出に使用される底部ライニング摩耗検出回路、ならびに制御および／または表示（検出器）回路を有する、代替の底部導電性不連続メッシュを頂面図で示す。
【図１４（ｂ）】本発明の実施例で底部ライニング摩耗検出に使用される底部ライニング摩耗検出回路、ならびに制御および／または表示（検出器）回路を有する、代替の底部導電性連続メッシュを頂面図で示す。
【図１４（ｃ）】本発明の実施例で底部ライニング摩耗検出に使用される底部ライニング摩耗検出回路、ならびに制御および／または表示（検出器）回路を有する、代替の底部導電性ワイヤ集合体を頂面図で示す。
【図１５（ａ）】ワイヤ集合体埋設耐火物に埋設された導電性ワイヤ集合体を使用する本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の代替例の製作を示す。
【図１５（ｂ）】ワイヤ集合体埋設耐火物に埋設された導電性ワイヤ集合体を使用する本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の代替例の製作を示す。
【図１５（ｃ）】ワイヤ集合体埋設耐火物に埋設された導電性ワイヤ集合体を使用する本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の代替例の製作を示す。
【図１５（ｄ）】ワイヤ集合体埋設耐火物に埋設された導電性ワイヤ集合体を使用する本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の代替例の製作を示す。
【図１５（ｅ）】ワイヤ集合体埋設耐火物に埋設された導電性ワイヤ集合体を使用する本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の代替例の製作を示す。
【図１５（ｆ）】ワイヤ集合体埋設耐火物に埋設された導電性ワイヤ集合体を使用する本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の代替例の製作を示す。
【図１５（ｇ）】ワイヤ集合体埋設耐火物に埋設された導電性ワイヤ集合体を使用する本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の代替例の製作を示す。
【図１５（ｈ）】ワイヤ集合体埋設耐火物に埋設された導電性ワイヤ集合体を使用する本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の代替例の製作を示す。
【図１６】本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉に使用される、耐火物に埋設された導電性ワイヤ集合体の一例の詳細である。
【図１７】ワイヤ集合体埋設耐火物に埋設された導電性ワイヤ集合体を使用する本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の別の例の断面図である。
【図１８（ａ）】本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉に使用される導電性ワイヤ集合体、ライニング摩耗検出回路、および検出器の代替構成を示す。
【図１８（ｂ）】本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉に使用される導電性ワイヤ集合体、ライニング摩耗検出回路、および検出器の代替構成を示す。
【図１８（ｃ）】本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉に使用される導電性ワイヤ集合体、ライニング摩耗検出回路、および検出器の代替構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図２には、ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉１０の一例が示してある。コイル１６と交換式炉ライニング１２との間には、キャスト流動性耐火物２４が配置されている。この実施例では、ライニング１２の外側境界に隣接するキャスタブル耐火物２４の内側境界内に、導電性メッシュ２６（たとえばステンレス鋼メッシュ）が埋設されている。適当なメッシュの非限定的な一例は、メッシュサイズが４×４、ワイヤ径が０．０２８〜０．０３２インチ、開口幅が０．２２２〜０．２１８インチの３０４型ステンレス鋼溶接ワイヤクロスから形成されている。この実施例について図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、メッシュ２６は、キャスタブル耐火物２４とライニング１２との間に、ライニング壁の外側境界の上部（２６TOP）から下部（２６BOT）まで、不連続な円筒状メッシュ境界を形成する。メッシュ２６の一方の垂直側部２６ａが、炉電気接地（ＧＮＤ）に接続されたその他方の端子を有する直流（ＤＣ）電圧源Ｖdcなどの適当な電圧源によって確立することができる正電位に、適当に接続されている。導電性メッシュに接続された正電位と、炉電気接地に接続された負電位との間には、ライニング摩耗検出回路が形成されている。メッシュ２６内の垂直不連続部２６ｃ（この実施例ではライニングの高さに沿っている）が、メッシュ２６の対向する垂直側部２６ａおよび２６ｂの間の短絡を防止する寸法に作られる。あるいは、メッシュは、メッシュがそれ自体から電気的に絶縁されるように製作してもよく、たとえば、メッシュの２つの重なり合う端部（この実施例では側部２６ａおよび２６ｂ）の間に、電気絶縁層を設けることができる。図３（ａ）に示すように、電圧源回路は、変流器などの適当な回路素子を介して、制御および／または表示回路に接続することができる。制御および／または表示回路は、総称して検出器と呼ばれる。炉の耐用期間中にライニング１２が徐々に消耗するにつれて、直流漏れ電流が増加することになり、これを制御／表示回路内で検知することができる。特定の炉設計については、炉が適切に運転および保守されているときにライニング交換を表示するための漏れ電流増加レベル設定点を確立することができる。
【００２０】
いくつかの実施例では、図２に示す壁ライニング摩耗検出システムに加えて、たとえば図４に示すように、底部ライニング摩耗検出システムを設けてもよい。図４では、導電性底部メッシュ３０が、炉の底部でライニング１２の下側境界に隣接した状態でキャスト流動性耐火物２８内に配置されている。図５（ａ）に示すように、この実施例では、底部メッシュ３０は、底部キャスト流動性耐火物２８とライニング１２の底部との間に、不連続な円形メッシュ境界を形成する。他の実施例では、底部メッシュ境界を、底部キャスト流動性耐火物２８とライニング１２の底部との間に、図５（ｂ）に示すような連続した円形メッシュ３０’から形成してもよい。不連続な実施例では、底部メッシュ３０の不連続な半径方向辺３０ａが、炉電気接地（ＧＮＤ）に接続されたその他方の端子を有する適当な電圧源Ｖ’dcによって確立される正電位に、適当に接続されている。導電性底部メッシュに接続された正電位と、炉電気接地に接続された負電位との間には、底部ライニング摩耗検出回路が形成されている。使用する場合、メッシュ３０内の半径方向不連続部３０ｃが、メッシュ３０の対向する半径方向辺３０ａおよび３０ｂの間の短絡を防止する寸法に作られる。あるいは、メッシュは、メッシュがそれ自体から電気的に絶縁されるように製作してもよく、たとえば、メッシュの２つの重なり合う端部（この実施例では半径方向辺３０ａおよび３０ｂ）の間に、電気絶縁層を設けることができる。図５（ａ）に示すように、底部ライニング摩耗検出回路は、総称して検出器と呼ばれる底部ライニング摩耗制御および／または表示回路に接続することができる。炉の耐用期間中にライニング１２の底部が徐々に消耗するにつれて、直流漏れ電流が増加することになり、これを底部ライニング摩耗制御および／または表示回路内で検知することができる。特定の炉設計については、炉が適切に運転および保守されているときに底部ライニング摩耗に基づいてライニング交換を表示するための漏れ電流増加レベル設定点を確立することができる。
【００２１】
図に示した不連続な側壁および底部メッシュの特定の構成は、特定用途に必要な際の不連続なメッシュ構成の一例である。不連続性の目的は、炉の運転中にコイルが適当な交流電源に接続されたときに交流が誘導コイル１６を流れると発生する磁束との誘導結合による、必要な際のメッシュの渦電流加熱を防止することである。したがって、メッシュ構成が、特定用途に必要な際のメッシュのこうした誘導加熱を防止する限り、側壁および底部メッシュの他の構成を受け入れ可能である。同様に、ライニング摩耗検出回路ならびに制御および／または表示回路へのメッシュの電気的接続の構成は、特定の炉設計によって異なることができる。特定の電気誘導炉の物理的構成によっては、連続した底部および／または側壁メッシュは過度の渦電流加熱なしに満足のいくものであることもある。
【００２２】
いくつかの実施例では、耐火物埋設壁メッシュ２６は、ライニング１２の全垂直高さにわたって、すなわち、たとえば図８に示すように、炉ライニングの下部（１２BOT）から、特定の炉についての公称設計溶解ライン２５の上方にある炉ライニングの最上部（１２TOP）まで、延在してもよい。
【００２３】
他の用途では、壁メッシュ２６を、ライニング１２の垂直高さに沿った１つまたは複数の選択された分離した領域内に設けてもよい。たとえば、図９（ａ）および図９（ｂ）では、壁メッシュは、互いに電気的に絶縁され、別個のライニング摩耗検出回路に接続された、２つの垂直の導電性メッシュ３６ａおよび３６ｂを備え、したがって、ライニング摩耗がいずれか一方の炉ライニングの半分側にあると診断することができる。この実施例では、２つのメッシュ３６ａおよび３６ｂの垂直高さに沿って、２つの電気的不連続部３８ａ（垂直側部３７ａおよび３７ｄの間に形成されている）、および３８ｂ（垂直側部３７ｂおよび３７ｃの間に形成されている）がある。さらに、任意の複数の別個の垂直に方向付けられ電気的に絶縁された壁メッシュ領域を、各別個の壁メッシュ領域が別個のライニング摩耗検出回路に接続された状態で、ライニング１２の垂直高さに沿って設けてもよく、したがって、ライニング摩耗が壁メッシュ領域のうちの１つにあると突き止めることができる。あるいは、図９（ｃ）に示すように、複数の導電性メッシュ４６ａ〜４６ｄを、各電気的に絶縁されたメッシュが別個のライニング摩耗検出回路ならびに制御および／または表示回路（Ｄ）に接続された状態で、水平に方向付けることができ、したがって、ライニング摩耗が絶縁されたメッシュ領域のうちの１つにあると突き止めることができる。最も一般的には、図９（ｄ）に示すように、複数の導電性メッシュ５６ａ〜５６ｐを、各導電性メッシュが、別個のライニング摩耗検出回路ならびに制御および／または表示回路（図示せず）に接続された状態で、交換式ライニング壁の高さの周りに配列することができ、したがって、ライニング摩耗が絶縁されたメッシュ領域のうちの１つにあると突き止めることができ、これらの領域は、Ｘ座標がライニングの周囲の位置を定義し、Ｙ座標がライニングの高さに沿った位置を定義する、交換式ライニング壁の周囲の２次元Ｘ−Ｙ座標系によって定義することができる。
【００２４】
同様に、底部メッシュ３０は、いくつかの実施例では、交換式ライニング１２の底部全体より小さく被覆してもよく、または、多数の電気的に絶縁された底部メッシュを、電気的に絶縁された底部メッシュのそれぞれが別個のライニング摩耗検出回路に接続された状態で備えてもよく、したがって、ライニング摩耗が底部メッシュ領域のうちの１つにあると突き止めることができる。
【００２５】
上記の実施例の各ライニング摩耗検出回路と共に使用される別個の検出器（制御および／または表示回路）の代わりに、２つ以上の電気的に絶縁されたメッシュに関連付けられたライニング摩耗検出回路に、単一の検出器を切替可能に接続することができる。
【００２６】
図は、別個の壁および底部ライニング摩耗検出システムを示すが、いくつかの実施例では、（１）単一のライニング摩耗検出回路および検出器を有する、一体キャスト流動性耐火物に埋設された連続した側面および底部メッシュを設けること、または（２）共通のライニング摩耗検出回路および検出器を有する、キャスト流動性耐火物に埋設された別個の側面および底部メッシュを設けることのいずれかによって、組み合わされた壁および底部ライニング摩耗検出システムを設けてもよい。
【００２７】
図６（ａ）〜図６（ｆ）は、ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の製作の一例を示す。誘導コイル１６を製作し（典型的には巻き）、適当な基礎１８の上方に配置することができる。図６（ａ）に示すように、こて塗り可能な耐火（グラウト）材料２０、または他の耐火物を、従来技術と同様にコイルの周りに設置することができる。工業所有権によって保護されている１つの適当なこて塗り可能な耐火材料２０は、ＩＮＤＵＣＴＯＣＯＡＴ（商標）３５ＡＦ（ニュージャージー州ランコカスのＩｎｄｕｃｔｏｔｈｅｒｍ  Ｃｏｒｐ．から入手可能）である。底部ライニング摩耗検出システムを使用する場合、図６（ｂ）に示すように、底部メッシュ３０を基礎１８の上部に取り付けて、キャスト流動性耐火物に、キャスト流動性耐火物を底部メッシュ３０の周りに流し込むことによって埋設することができ、したがってメッシュを、耐火物が固化した後に耐火物内に埋設する。あるいは、底部メッシュを、別個のモールドでキャスト流動性耐火物２８で成型することができ、次いで、キャスト流動性耐火物が固化した後に、キャスト耐火物埋設底部メッシュを炉の底部に設置することができる。
【００２８】
図６（ｃ）に示すように、コイル１６および耐火材料２０によって形成された容積内に、たとえば開口した直円柱の形状をした、適当な一時的なキャスト流動性耐火物用モールド９０（または型枠を形成するモールド）を配置して、耐火材料２０とモールドの外壁周囲との間に、キャスト流動性耐火物用環状容積を形成する。図６（ｅ）に示すように、一時的なモールド９０の外周にメッシュ２６を取り付け、キャスト流動性耐火物用環状容積にＩＮＤＵＣＴＯＣＯＡＴ（商標）３５ＡＦ−ＦＬＯＷ（ニュージャージー州ランコカスのＩｎｄｕｃｔｏｔｈｅｒｍ  Ｃｏｒｐ．から入手可能）などのキャスト流動性耐火物２４を流し込んで、硬化されたキャスタブル耐火物２４を載置および形成することができる。耐火物が固化前に型枠内の所定の位置にしっかりと落ち着くように、振動コンパクタを使用して、閉じ込められた空気および過剰な水をキャスト流動性耐火物から放出することができる。メッシュ２６は、キャスト流動性耐火物２４がキャスト流動性耐火物用環状容積の内部で固化するときに、少なくとも部分的にキャスト流動性耐火物２４に埋設されることになる。他の実施例では、メッシュ２６は、キャスト流動性耐火物２４の厚さｔ内のどこかに埋設することができる。たとえば、図７に示すように、メッシュ２６は、キャスト流動性耐火物２４の内壁周囲から距離ｔ1だけオフセットしている。オフセット埋設は、キャスト流動性耐火物を流し込む前に、図６（ｄ）に示すようにモールド９０の外周に適当なスタンドオフ９１を設置し、次いで、スタンドオフの周りにメッシュ２６を取り付けることによって、実現できる。本明細書で使用する最も広い意味では、キャスト流動性耐火物に「埋設された」メッシュという術語は、メッシュが、耐火物内で耐火物の表面境界に固定されているか、または、完全にではないが十分に耐火物の表面境界に埋設されているかのいずれであり、したがって、耐火物が固化した後に、メッシュが耐火物内の所定の位置に維持されるものとして、理解される。
【００２９】
図６（ｆ）に示すように、キャスト流動性耐火物２４が固化した後に、一時的なモールド９０を取り外し、（埋設されたメッシュ２６を有する）固化したキャスト流動性耐火物２４によって形成された容積内に、内部炉容積１４の境界壁および底部に一致するような形状の交換式ライニング用モールド９２を配置して、固化したキャスト流動性耐火物２４とライニング用モールド９２の外壁周囲との間に、交換式ライニング用環状容積を形成することができる。次いで、従来の手順に従って、ライニング用容積に従来の粉末状の耐火物を供給することができる。ライニング用モールド９２が導電性モールド材から形成されている場合、従来の手順に従って、ライニング用モールド９２を所定の位置で加熱および溶解して、炉容積１４の境界を形成するライニング耐火物層を焼結することができる。あるいは、ライニング用モールドを取り外してもよく、直接熱を加えることによってライニング耐火物層の焼結を達成してもよい。
【００３０】
典型的には粉末状の耐火物である交換式ライニング耐火物と、導電性メッシュが埋設されるキャスト流動性耐火物とは区別される。キャスト流動性耐火物は、導電性メッシュを耐火物に埋設することができるように使用されることが好ましい。キャスト流動性耐火物は、本明細書ではキャスタブル耐火物および流動性耐火物とも呼ばれる。
【００３１】
図６（ｇ）は、典型的な炉接地漏れ検出システムプローブワイヤ２２ａと、炉電気接地（ＧＮＤ）に接続された電気接地線２２ｂとを追加した、ライニング摩耗検出システムの一例を有する電気誘導炉を示す。
【００３２】
上記で説明し、図６（ａ）〜図６（ｇ）に示す製作プロセスは、ライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の製作ステップの一例を示す。追加の従来の製作ステップを、炉建設を完了するために必要としてもよい。
【００３３】
図１０には、本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉１１の一例が示してある。コイル１６と交換式炉ライニング１２との間には、壁耐火物２３が配置されており、ワイヤ集合体耐火物２３とも呼ばれる。壁耐火物は、キャスタブルまたはこて塗り可能な耐火物でもよい。本発明のこの実施例では、ライニング１２の外側境界に隣接する壁耐火物２３の内側境界内に、導電性ワイヤ集合体２７が埋設されており、壁耐火物２３は、ワイヤ集合体耐火物とも呼ばれる。適当な導電性ワイヤ集合体の非限定的な一例は、誘導炉の特定の形態に応じて、１８〜１０ＡＷＧの範囲内のステンレスまたは銅ニッケル撚線の集合体から形成されている。本発明の他の構成では、他のタイプの導電性ワイヤを、特定用途に適しているとして使用してもよい。特定用途でアーク放電が問題の場合、ワイヤは裸でもまたは絶縁されていてもよい。いくつかの用途では単線を使用してもよいが、撚線が好ましい。図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、本発明のこの実施例については、導電性ワイヤ集合体２７は、ワイヤ集合体耐火物２３と消耗ライニング１２との間に、交換式ライニング壁の外側境界の上部（２６TOP）から下部（２６BOT）まで、垂直ワイヤケージを形成して、交換式ライニング壁１２を誘導コイル１６から隔てる。本発明のこの実施例では、２６本の垂直ワイヤ２７1〜２７26が、ワイヤ集合体耐火物２３の周囲に垂直に互いに間隔をおいて配置されている。本発明のこの実施例では、２６本の垂直に方向付けられたワイヤは、複数のタップコネクタまたはワイヤラグ３１から本発明のこの実施例の導電性ワイヤ集合体２７の底部集電ワイヤまで形成された集電ワイヤ２９などの適当な電気的接続手段によって、電気的に互いに接続されている。
【００３４】
より一般的には、使用される垂直ワイヤの数は、特定の誘導炉の形態によって決まり、ライザ保護ワイヤと呼ばれる。本発明の上記の実施例では、垂直に方向付けられたライザ保護ワイヤを示してあるが、他の実施例では、ワイヤ集合体耐火物２３の周囲のライザ保護ワイヤの構成は、螺旋形態などの他の形態でもよい。本発明の上記の実施例では、底部集電ワイヤが使用されているが、集電ワイヤは、ライザ保護ワイヤの上端部と下端部との間のどこかに位置してもよく、特定用途によっては２本以上の集電ワイヤがあってもよい。
【００３５】
本発明の上記の実施例では、集電ワイヤ２９は、炉電気接地（ＧＮＤ）に接続されたその他方の（負）端子を有する直流（ＤＣ）電圧源Ｖdcなどの適当な電圧源によって確立することができる正電位に、単一の端子点Ｔ1で接続されている。導電性ワイヤ集合体２７に接続された正電位と、炉電気接地に接続された負電位との間には、ライニング摩耗検出回路が形成されている。図１１（ａ）に示すように、電圧源回路は、変流器などの適当な回路素子を介して、制御回路および／または表示回路に接続することができる。あるいは、漏れ電流の直接測定は、これに限定するものではないが、電流シャント抵抗器などの適当な直接測定装置を備えることができる。制御および／または表示回路は、総称して検出器と呼ばれる。炉の耐用期間中に消耗ライニング１２が徐々に消耗するにつれて、直流漏れ電流が増加することになり、これを制御／表示回路内で検知することができる。特定の炉設計については、炉が適切に運転および保守されているときにライニング交換を表示するための漏れ電流増加レベル設定点を確立することができる。
【００３６】
図１２（ａ）は、図１１（ａ）に示す保護ライザワイヤの代替案を示す。図１２（ａ）では、保護ライザワイヤ３５とも呼ばれる単一の連続したライザワイヤ３５が、誘導炉の上部および下部周囲にライザワイヤを編むことによって設けられている。図１２（ｂ）および図１２（ｃ）に示すような上部ワイヤ集合体固定具（取付具）５１が、単一の連続したワイヤ３５を編むことを容易にするために使用される。固定具５１は、概して円筒形であり、設置中に炉の上部で連続したライザワイヤ３５の転回を容易にする、上部ワイヤ転回ノッチ５１’を有する。各ワイヤ転回ノッチ５１’は、図１２（ｃ）および図１２（ｄ）の断面図に見られるように、概して半円形の切欠き容積を備え、これは、各ワイヤ転回ノッチ５１’の底部にあるワイヤ収容サブノッチ５１’’へのワイヤの迅速な挿入を可能にするために、連続したライザワイヤ３５の断面直径よりも断面が大きい。各ワイヤ収容サブノッチ５１’’は、ワイヤ３５の断面直径よりもわずかに大きい断面直径を有する。上から下までの編み方向におけるワイヤ収容サブノッチ５１’’の偏心（図１２（ｃ）に矢形で示す）は、ライザワイヤの転回を炉の上部で上向き方向から下向き方向へ１８０度にするのに役立つ。図１２（ｅ）に示すような下部ワイヤ集合体固定具（取付具）５２が、組立て中に誘導炉の底部で連続したライザワイヤ３５を編むことを容易にするために設けられる。下部固定具５２は、図に示すように、１８０度回転させた上部固定具５１に類似しており、相補配置された下部ワイヤ転回ノッチ５２’およびワイヤ収容サブノッチ５２’’を有する。上部および下部固定具は、電気誘導炉の製作中に使用されるとき、それぞれワイヤ集合体耐火物の上部および下部に、または上部および下部に隣接して、一時的に配置される。
【００３７】
本発明のいくつかの実施例では、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示す壁ライニング摩耗検出システムの１つに加えて、たとえば図１４（ａ）、図１４（ｂ）、または図１４（ｃ）に代替的に示すように、底部ライニング摩耗検出システムを設けてもよい。図１３では、導電性の不連続な底部メッシュ３０、連続した底部メッシュ３０’、またはワイヤ集合体３０’’が、底部メッシュ３０が炉の底部でライニング１２の下側境界に隣接した状態で底部耐火物２８内に配置されている。図１４（ａ）に示す底部ライニング摩耗検出システムについては、底部メッシュ３０は、底部耐火物２８とライニング１２の底部との間に、電気的に不連続な円形メッシュ境界を形成する。本発明の代替用途では、底部メッシュ境界は、底部キャスト流動性耐火物２８とライニング１２の底部との間に、図１４（ｂ）に示すような連続した円形メッシュ３０’から形成してもよく、または、図１４（ｃ）に示すような、底部集電ワイヤ３０’’ｂによって相互接続された複数の電気的に絶縁された底部直線ワイヤ３０’’ａを有する、１つもしくは複数の導電性ワイヤ集合体３０’’から形成してもよい。電気的に不連続な底部メッシュ３０が使用される本発明の実施例では、底部メッシュ３０の少なくとも１つの不連続な半径方向辺３０ａが、炉電気接地（ＧＮＤ）に接続されたその他方の端子を有する適当な電圧源Ｖ’dcによって確立される正電位に、適当に接続されている。導電性底部メッシュまたはワイヤ集合体に接続された正電位と、炉電気接地に接続された負電位との間には、底部ライニング摩耗検出回路が形成されている。それが使用される用途では、メッシュ３０内の少なくとも１つの半径方向電気的不連続部３０ｃが、メッシュ３０の対向する半径方向辺３０ａおよび３０ｂの間の短絡を防止する寸法に作られ、特定用途に必要な際は、図１４（ａ）に示すような複数の不連続部３０ｃ，３０ｃ’，および３０ｃ’’を含んでもよい。本発明の代替用途では、底部メッシュ境界は、底部キャスト流動性耐火物２８とライニング１２の底部との間に、図１４（ｂ）に示すような連続した円形メッシュ３０’から形成してもよく、または、図１４（ｃ）に示すような１つもしくは複数の導電性ワイヤ集合体３０’’から形成してもよい。あるいは、メッシュは、メッシュがそれ自体から電気的に絶縁されるように製作してもよい。図１４（ａ）、図１４（ｂ）、および図１４（ｃ）の代替構成に示すように、底部ライニング摩耗検出回路は、総称して検出器と呼ばれる底部ライニング摩耗制御および／または表示回路に接続することができる。炉の耐用期間中にライニング１２の底部が徐々に消耗するにつれて、直流漏れ電流が増加することになり、これを底部ライニング摩耗制御および／または表示回路内で検知することができる。特定の炉設計については、炉が適切に運転および保守されているときに底部ライニング摩耗に基づいてライニング交換を表示するための漏れ電流増加レベル設定点を確立することができる。
【００３８】
本発明のいくつかの実施例では、導電性ワイヤ集合体２７または３５は、ライニング１２の全垂直高さにわたって、すなわち、たとえば導電性ワイヤ集合体２７について図１７に示すように、炉ライニングの下部（１２BOT）から、特定の炉についての公称設計溶解ライン２５の上方にある炉ライニングの最上部（１２TOP）まで、延在してもよい。
【００３９】
他の用途では、導電性ワイヤ集合体２７を、ライニング１２の垂直高さに沿った１つまたは複数の選択された分離した領域内に設けてもよい。たとえば、図１８（ａ）では、導電性ワイヤ集合体は、互いに電気的に絶縁され、別個のライニング摩耗検出回路に接続された、２つの垂直の導電性ワイヤ集合体５３ａおよび５３ｂを備え、したがって、ライニング摩耗がいずれか一方の炉ライニングの半分側にあると検知することができる。さらに、任意の複数の別個の垂直に方向付けられ電気的に絶縁された壁導電性ワイヤ集合体領域を、各別個の壁領域が別個のライニング摩耗検出回路に接続された状態で、ライニング１２の垂直高さに沿って設けてもよく、したがって、ライニング摩耗が壁領域のうちの１つにあると突き止めることができる。あるいは、図１８（ａ）の複数の導電性ワイヤ集合体５３ａおよび５３ｂを、各電気的に絶縁された導電性ワイヤ集合体が別個のライニング摩耗検出回路ならびに制御および／または表示回路（Ｄ）に接続された状態で、水平に方向付けることができ、したがって、ライニング摩耗が絶縁されたワイヤ集合体領域のうちの１つにあると突き止めることができる。１つまたは複数の垂直ライザは、異なる方向に方向付けられてもよい。たとえば、図１８（ｂ）の炉の最上部にあるワイヤ集合体５５ａは、水平に方向付けられた保護ワイヤを有し、一方、ワイヤ集合体５５ｂ，５５ｃ，および５５ｄは垂直に方向付けられている。最も一般的には、図１８（ｃ）に示すように、複数の導電性ワイヤ集合体５９ａ〜５９ｐを、各導電性ワイヤ集合体が、制御および／または表示回路を有する別個のライニング摩耗検出回路（Ｄ）に接続された状態で、交換式ライニング壁の高さの周りに配列することができ、したがって、ライニング摩耗が絶縁された導電性ワイヤ集合体領域のうちの１つにあると突き止めることができ、これらの領域は、Ｘ（水平）座標がライニングの周囲の位置を定義し、Ｙ（垂直）座標がライニングの高さに沿った位置を定義する、交換式ライニング壁の周囲の２次元Ｘ−Ｙ座標系によって定義することができる。
【００４０】
同様に、底部の不連続なメッシュ３０，連続したメッシュ３０’、もしくはワイヤ集合体３０’’は、本発明のいくつかの実施例では、交換式ライニング１２の底部全体より小さく被覆してもよく、または、多数の電気的に絶縁された底部メッシュもしくはワイヤ集合体を、電気的に絶縁された底部メッシュもしくはワイヤ集合体のそれぞれが別個のライニング摩耗検出回路に接続された状態で備えてもよく、したがって、ライニング摩耗が底部メッシュもしくはワイヤ集合体領域のうちの１つにあると突き止めることができる。
【００４１】
上記の実施例の各ライニング摩耗検出回路用の別個の検出器（制御および／または表示回路）の代わりに、本発明の全ての実施例の２つ以上の導電性メッシュまたはワイヤ集合体に関連付けられたライニング摩耗検出回路に、単一の検出器を切替可能に接続することができる。
【００４２】
図は、別個の壁導電性ワイヤ集合体および底部ライニング摩耗検出システムを示すが、本発明のいくつかの実施例では、（１）単一のライニング摩耗検出回路および検出器を有する、耐火物に埋設された連続した側面導電性ワイヤ集合体および底部メッシュもしくはワイヤ集合体を設けること、または（２）共通のライニング摩耗検出回路および検出器を有する、耐火物に埋設された別個の側面導電性ワイヤ集合体および底部メッシュもしくはワイヤ集合体を設けることのいずれかによって、組み合わされた壁導電性ワイヤ集合体および底部ライニング摩耗検出システムを設けてもよい。
【００４３】
図１５（ａ）〜図１５（ｈ）は、側面導電性ワイヤ集合体を有する本発明のライニング摩耗検出システムを有する電気誘導炉の製作の例を示す。誘導コイル１６を製作し（典型的には巻き）、適当な基礎１８の上方に配置することができる。図１５（ａ）に示すように、こて塗り可能な耐火（グラウト）材料２０、または他の適当な耐火物を、従来技術と同様にコイルの周りに設置することができる。工業所有権によって保護されている１つの適当なこて塗り可能な耐火材料２０は、ＩＮＤＵＣＴＯＣＯＡＴ（商標）３５ＡＦ（ニュージャージー州ランコカスのＩｎｄｕｃｔｏｔｈｅｒｍ  Ｃｏｒｐ．から入手可能）である。底部ライニング摩耗検出システムを使用する場合、図１５（ｂ）に示すように、代替の不連続なもしくは連続した底部メッシュ３０もしくは３０’、またはワイヤ集合体３０’’を、基礎１８の上部に取り付けて、底部耐火物、たとえばキャスト流動性耐火物に、キャスト流動性耐火物を選択された底部メッシュまたはワイヤ集合体の周りに流し込むことによって埋設することができ、したがってメッシュまたはワイヤ集合体を、耐火物が固化した後に耐火物内に埋設する。あるいは、底部メッシュまたはワイヤ集合体を、別個のモールドで耐火物２８で成型することができ、次いで、キャスト流動性耐火物が固化した後に、キャスト耐火物埋設底部メッシュまたはワイヤ集合体を炉の底部に設置することができる。
【００４４】
図１５（ｃ）に示すように、コイル１６および耐火材料２０によって形成された容積内に、たとえば開口した直円柱の形状をした、適当な一時的なキャスト流動性耐火物用モールド９０（または型枠を形成するモールド）を配置して、耐火材料２０とモールドの外壁周囲との間に、ワイヤ集合体耐火物用環状容積を形成する。モールド９０は、ワイヤ集合体耐火物用モールドとも呼ばれる。図１５（ｆ）に示すように、一時的なモールド９０の外周に、たとえば図１１（ａ）に示すような導電性ワイヤ集合体２７を取り付け、ワイヤ集合体耐火物用環状容積にＩＮＤＵＣＴＯＣＯＡＴ（商標）３５ＡＦ−ＦＬＯＷ（ニュージャージー州ランコカスのＩｎｄｕｃｔｏｔｈｅｒｍ  Ｃｏｒｐ．から入手可能）などのワイヤ集合体耐火物２３を流し込んで、硬化されたワイヤ集合体耐火物２３を載置および形成することができる。
【００４５】
あるいは、図１２（ａ）に示す導電性ワイヤ集合体３５のために、図１５（ｄ）では、一時的な上部ワイヤ集合体固定具（または取付具）５１を、一時的なモールド９０の上部に、または上部に隣接して配置する。本発明のこの実施例では、一時的な下部ワイヤ集合体固定具（または取付具）５２を、一時的なモールド９０の下部に、または下部に隣接して配置し、図１２（ｄ）にさらに示すように上部および下部取付具を使用することによって、連続した導電性ワイヤ３５を一時的なモールドの外周に垂直に編み、ワイヤ３５を編んだ後にこの一時的な取付具を取り外す。１本の連続したワイヤ３５を一時的なモールドの全周囲に編んでもよく、または２本以上の連続したワイヤを使用して全周囲の編みを完成してもよい。
【００４６】
図１１（ａ）の導電性ワイヤ集合体２７の代替形成方法は、先のパラグラフで説明したように、図１２（ａ）に示す連続した導電性ワイヤ３５を一時的なモールド９０の外周に垂直に編み、次いで、図１２（ａ）に示す連続した導電性ワイヤの全ての上部ループ３５ａおよび下部ループ３５ｂを切断して、図１１（ａ）のライザワイヤ２７1〜２７26を形成し、次いでライザワイヤを、たとえば誘導炉の底部で、集電ワイヤ２９で互いに接続して、図１１（ａ）に示す導電性ワイヤ集合体２７を形成することである。
【００４７】
ワイヤ集合体耐火物が、固化前に型枠内の所定の位置にしっかりと落ち着くように、振動コンパクタを使用して、閉じ込められた空気および過剰な水をキャスト流動性耐火物（使用した場合）から放出することができる。導電性ワイヤ集合体２７または３５は、ワイヤ集合体耐火物２３がワイヤ集合体耐火物用環状容積の内部で固化するときに、少なくとも部分的にワイヤ集合体耐火物２３に埋設されることになる。
【００４８】
本発明の他の実施例では、導電性ワイヤ集合体２７または３５はワイヤ集合体耐火物２３の厚さｔ内のどこかに埋設することができる。たとえば、図１６に示すように、導電性ワイヤ集合体２７は、ワイヤ集合体耐火物２３の内壁周囲から距離ｔ1だけオフセットしている。オフセット埋設は、ワイヤ集合体耐火物を供給する前に、図１５（ｅ）に示すようにモールド９０の外周に適当なスタンドオフ９１を設置し、次いで、スタンドオフの周りに導電性ワイヤ集合体２７を取り付けることによって、実現できる。本明細書で使用する最も広い意味では、耐火物に「埋設された」メッシュもしくはワイヤ集合体という術語は、メッシュもしくはワイヤ集合体が、耐火物の表面境界に固定されているか、または、完全にではないが十分に耐火物の表面境界に埋設されているかのいずれかであり、したがって、耐火物が固化した後に、メッシュもしくはワイヤ集合体が耐火物内の所定の位置に維持されるということを示すために使用される。
【００４９】
図１５（ｇ）に示すように、ワイヤ集合体耐火物２３が固化した後に、一時的なモールド９０を（使用した場合には上部ワイヤ集合体固定具５１および下部ワイヤ集合体固定具５２と共に）取り外し、（埋設されたワイヤ集合体２７を有する）固化したワイヤ集合体耐火物２３によって形成された容積内に、内部炉容積１４の境界壁および底部に一致するような形状の交換式ライニング用モールド９２を配置して、固化したワイヤ集合体耐火物２３とライニング用モールド９２の外壁周囲との間に、交換式ライニング用環状容積を形成することができる。たとえば、次いで、従来の手順に従って、ライニング用容積に従来の粉末状の耐火物を供給することができる。ライニング用モールド９２が導電性モールド材から形成されている場合、従来の手順に従って、ライニング用モールド９２を所定の位置で加熱および溶解して、炉容積１４の境界を形成するライニング耐火物層を焼結することができる。あるいは、ライニング用モールドを取り外してもよく、直接熱を加えることによってライニング耐火物層の焼結を達成してもよい。
【００５０】
典型的には粉末状の耐火物である交換式ライニング耐火物と、典型的には導電性メッシュまたはワイヤ集合体が埋設されるキャスト流動性耐火物とは区別される。キャスト流動性耐火物は、導電性メッシュまたはワイヤ集合体を耐火物に埋設することができるように使用されることが好ましい。キャスト流動性耐火物は、本明細書ではキャスタブル耐火物および流動性耐火物とも呼ばれる。
【００５１】
図１５（ｈ）は、典型的な炉接地漏れ検出システムプローブワイヤ２２ａと、炉電気接地（ＧＮＤ）に接続された電気接地線２２ｂとを追加した、側面ワイヤ集合体２７を有する本発明のライニング摩耗検出システムの一例を有する電気誘導炉を示す。
【００５２】
上記で説明し、図１５（ａ）〜図１５（ｈ）に示す製作プロセスは、本発明の例示的な製作ステップの非限定的な例を示す。追加の従来の製作ステップを、炉建設を完了するために必要としてもよい。
【００５３】
本発明の代替実施例では、別個のこて塗り可能な耐火物（グラウト）をコイル１６の周りに使用する代わりに、キャスト流動性耐火物２４を、コイル１６までかつコイル１６の周りに延長することができる。
【００５４】
本発明の誘導炉は、たとえば、大気中もしくは不活性ガスや真空などの制御環境で動作する、底注ぎ式、上部傾注式、圧力注ぎ式、または押出式電気誘導炉など、任意のタイプのものでもよい。図に示した誘導炉は、円形の内部断面を有するが、正方形などの他の断面形状を有する炉もまた、本発明を利用してもよい。本発明の電気誘導炉について、図中では単一の誘導コイルが示してあるが、本発明で使用するとき、「誘導コイル」という用語はまた、個別の電気的接続部および／または電気的に相互接続された誘導コイルのいずれかを有する複数の誘導コイルをも含む。
【００５５】
さらに、本発明のライニング摩耗検出システムはまた、複数の位置の間で溶融金属を移動させるために使用される可搬式の耐火物内張り取鍋、および静止した耐火物内張り樋に利用してもよい。
【００５６】
本発明の実施例は、具体的な電気部品への言及を含む。当業者は、必ずしも同じタイプではないが、所望の状態をもたらすか、または本発明の所望の結果を達成する構成部品を置き換えることによって、本発明を実施してもよい。たとえば、単一の構成部品を複数の構成部品と置き換えてもよく、逆も同様である。
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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【図６（ｄ）】
2019526027.tif 000013
【図６（ｅ）】
2019526027.tif 000014
【図６（ｆ）】
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【図６（ｇ）】
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【図７】
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【図８】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図９（ｃ）】
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【図９（ｄ）】
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【図１０】
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【図１１（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
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【図１２（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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【図１２（ｃ）】
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【図１２（ｄ）】
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【図１２（ｅ）】
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【図１３】
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【図１４（ａ）】
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【図１４（ｂ）】
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【図１４（ｃ）】
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【図１５（ａ）】
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【図１５（ｂ）】
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【図１５（ｃ）】
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【図１５（ｄ）】
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【図１５（ｅ）】
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【図１５（ｆ）】
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【図１５（ｇ）】
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【図１５（ｈ）】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８（ａ）】
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【図１８（ｂ）】
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【図１８（ｃ）】
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【国際調査報告】
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